[發明專利]掘進機行走軌跡測量裝置及測量方法

在審

• 申請號: 202210150045.1
• 申請日: 2022-02-11
• 公開（公告）號: CN116624155A
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 吳淼;沈陽;蘭玉
• 申請（專利權）人: 北京坤世拓智能科技有限公司
• 主分類號: E21D9/00
• 分類號: E21D9/00;E21F17/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種掘進機行走軌跡測量裝置及軌跡測量方法，目的是在綜掘工作的過程中實時獲取掘進機的軌跡信息。所述裝置包括：軌跡測量裝置，測量里程變化信息；張緊裝置，連接載體與軌跡測量裝置，具有張緊能力與減震能力；外殼，安裝在裝置外起固定、保護作用；計算與顯示終端，處理里程、角度變化信息，得出實時位置與軌跡信息，并將其顯示出來。通過上述技術方案設計的二維位移測量裝置結構簡單、使用方便，且設置方式靈活、通用性強。

技術領域

本發明屬于煤礦掘進機自動化技術領域，具體涉及掘進機軌跡的實時測量方法。

背景技術

掘進機的軌跡追蹤是綜掘工作面無人化、智能化的關鍵基礎，是實現無人化掘進的基礎環節之一，處于實現煤炭無人化開采的最前端的感知階段，研究掘進機位置的自動測量方法，能夠實現掘進機在綜掘作業的自動測量，從而為實現無人掘進提供可能。因此，為了實現定向掘進，保證煤礦的預期規劃，對掘進機的軌跡進行測量極其重要。

近年來，國內許多專家和學者針對掘進機在煤巷的位姿檢測及導航做了很多研究，目前掘進機位姿檢測大致可以分為：①基于慣性導航技術的位姿檢測方法，該方法通過慣性原理，利用三軸加速度計和三軸陀螺儀獲得掘進機的加速度與角速度，對其關于時間積分得到掘進機的位置與姿態信息；②基于全站儀的位姿檢測方法，該方法利用光的反射原理，通過檢測安裝在機身不同位置上的多個棱鏡的空間位置計算出掘進機在巷道中的位置與姿態；③基于視覺測量的位姿檢測方法，該方法通過在掘進機機身或掘進機后方巷道放置激光點，利用視覺感知激光點的相對位置，從而結算處掘進機的位置和姿態；④基于iGPS的位姿檢測方法，該方法將激光接收器安裝在掘進機機身已知位置，通過測量激光接收器在發射站坐標下的三維坐標，實現對掘進機的絕對定位；⑤基于超寬帶(UWB)測距的位姿檢測方法，該方法運用無線載波通信技術，在掘進機機身固定位置及后方分別放置主、從基站，通過基站間的通訊測得距離，，再根據不同算法的到掘進機的位置與姿態信息。

以上方法在一定程度上完成了掘進機的位置檢測，但都存在一定的局限性：

(1)井下尤其是綜掘工作面粉塵環境惡劣，機器視覺方法在該種環境下極易產生誤判，導致精度較低；

(2)慣性導航定位方法是大地及外部空間可靠使用的定位檢測方法，應用條件在高速、實時、動態測量最為有效，自主性高，但由于煤礦井巷狹小空間，且因綜掘工藝工序較多，掘進機靜止時間較長，純慣性器件的誤差積累影響定位精度。

(3)基于激光全站儀的方法在煤礦井巷應用中，工作環境黑暗、潮濕、視野狹窄，需要專業測量人員參與工作，增加了工作的復雜程度；

(4)UWB技術精度較高，抗干擾能力強，但開機調試時間較長；

(5)除慣性測量方法外，其他測量方法的動態測量能力差，且自主性不高。

鑒于以上方法的局限性，為了實現懸臂式掘進機的高自主性導航，動態獲取掘進機的位置數據，本發明提出一種用于掘進機二維位移測量裝置的設計方案，并給出使用方法。

發明內容

本發明的目的是：提供一種掘進機行走軌跡測量裝置。

本發明的技術方案是：

一種掘進機行走軌跡測量裝置，其特征是：

包括軌跡測量裝置、張緊裝置、外殼、計算與顯示終端。

所述軌跡測量裝置由殼體、測量球、兩個小測量輪、兩個編碼器及其支架組成，測量球安裝在殼體內，頂部放置滾珠；兩個小測量輪分別固定在支架上，所固定支架相互垂直，在支架上固定連接的編碼器通過輪軸與小測量輪連接，當小測量輪旋轉時編碼器將實時脈沖數輸入至所述計算與顯示終端；

所述張緊裝置在載體與軌跡測量裝置間起到連接與提供張緊力的作用，既保證了測量球與地面保持接觸，又能在遇到地面凸起時充當減震裝置，為軌跡測量裝置提供緩沖，保證其安全；